El cambio en el uso y la cobertura del suelo (LUCC) es un factor importante que afecta el almacenamiento de carbono. Es de gran importancia práctica cuantificar la relación entre LUCC y el almacenamiento de carbono para la protección ecológica regional y el desarrollo socioeconómico sostenible. En este estudio, propusimos un marco integrado basado en la programación multiobjetivo (MOP), el modelo de simulación de uso del suelo a nivel de parches (PLUS) y el modelo de valoración integrada de servicios ecosistémicos y compensaciones (InVEST). Primero, utilizamos el modelo InVEST para explorar las características de evolución espacial y temporal del almacenamiento de carbono en Hangzhou desde 2000 hasta 2020 utilizando datos de cobertura del suelo. En segundo lugar, construimos cuatro escenarios de desarrollo natural (ND), desarrollo económico (ED), protección ecológica (EP) y desarrollo equilibrado (BD) utilizando el modelo de cadena de Markov y MOP, y luego simulamos la distribución espacial de la cobertura del suelo en 2030 con el modelo PLUS. En tercer lugar, se utilizó el modelo InVEST para predecir el almacenamiento de carbono en 2030. Finalmente, realizamos una correlación espacial del almacenamiento de carbono de Hangzhou y delineamos la zonificación del almacenamiento de carbono en Hangzhou. Los resultados mostraron que: (1) Las superficies artificiales crecieron significativamente, mientras que la tierra cultivada disminuyó significativamente de 2000 a 2020. La tendencia general fue una disminución en el almacenamiento de carbono, y las áreas cambiantes de almacenamiento de carbono se caracterizaron por agregación local y distribución esporádica. (2) Las áreas de superficies artificiales, cuerpos de agua y matorrales continuarán aumentando hasta 2030, mientras que las áreas de tierra cultivada y pastizales continuarán disminuyendo. El escenario BD puede lograr eficazmente los múltiples objetivos de protección ecológica y desarrollo económico. (3) El almacenamiento de carbono continuará disminuyendo hasta 2030, y el escenario EP tendrá el almacenamiento de carbono más alto, lo que mitigará eficazmente la pérdida de almacenamiento de carbono. (4) La distribución espacial del almacenamiento de carbono en Hangzhou estaba inextricablemente vinculada a la cobertura del suelo, caracterizada por una alta concentración-alta y una baja concentración-baja. Los resultados del estudio pueden proporcionar apoyo a la toma de decisiones para el desarrollo sostenible de Hangzhou y otras ciudades en la región del Delta del Río Yangtsé.